一种复合增强型高柔性微孔化硅橡胶泡沫材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种复合增强型高柔性微孔化硅橡胶泡沫 材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 硅橡胶泡沫材料是将硅橡胶基料经过一定形式发泡或成孔后制成的弹性多孔 材料，它将硅橡胶与泡沫材料的特性融为一体，不但具有耐宽温域性能、电绝缘性能、抗 辐射性能、化学稳定性等，还具有高柔韧性、高弹性以及优良的耐高能冲击和隔音隔热性 能（幸松民，王一璐.有机硅合成工艺及产品应用.化学工业出版社，北京.2000.吴 文昊，宋宏涛，黄玮，等.硅橡胶泡沫材料辐照稳定性的初步理论探索.分子科学学 报，2014, 30:427-431.)，是理想的垫层、密封、减振、隔音材料，同时在武器装备中也具有重 要用途。
[0003] 可用于补强硅橡胶的填料，有白炭黑（胡文谦，贾晓龙，李刚，等.气相白炭 黑的比表面积与表面特性对硅橡胶补强效果的影响.弹性体，2011，21 (2) :57-60.)、碳 纳米管（Hu H Q, Zhao L, Liu J Q, et al. Enhanced dispersion of carbon nanotube in silicone rubber assisted by graphere.Polymer, 2012, 53:3378-3385·)、矿物粉 (ffu J H, Shen Z, Hu D H, et al.Study on bound rubber in silicone rubber filled with modified ultrafine mineral power. Rubber Chem Technol, 2000, 73(I):19-24.)、 玻璃微珠 （Gao J, Wang J B, Xu H Y,et al. Preparation and properties ofhollow glass bead filled silicone rubber foams with lowthermal conductivity. Mater Des, 2013, 46:491-496.)、短切纤维（栾贻浩.基体结构与短纤维对硅橡胶耐烧蚀绝热 材料性能的影响.化工新型材料，2013, 41 (7) :145-148.)等。但硅橡胶泡沫材料用 补强填料依然主要是白炭黑，例如专利文献CN1884378A "一种开孔型硅橡胶泡沫材料 及其制备方法和用途"、专利文献CNlO 1781464A "一种硅橡胶泡沫材料的制备方法"、 专利文献CN102093718B "一种低密度、高开孔率硅橡胶泡沫材料的制备方法"、申请号 为201510180719. 2的专利文献"一种耐高温型硅橡胶泡沫材料及其制备方法"和申请 号为201510180679. 1的专利文献"一种混合型泡孔结构的硅橡胶微孔化泡沫材料及其 制备方法"，尽管随着白炭黑用量的增加，硅橡胶泡沫的拉伸强度会显著提高（陈美华， 赵祺，罗世凯，等.白炭黑对RTV硅橡胶泡沫材料流变性性能和力学性能的研宄.弹 性体，2011，21 (4): 15-19.)，但随之而来是材料硬化、回弹性降低等。例如申请号为 201510180719. 2的专利文献"一种耐高温型硅橡胶泡沫材料及其制备方法"和申请号为 201510180679. 1的专利文献"一种混合型泡孔结构的硅橡胶微孔化泡沫材料及其制备方 法"中得到的泡沫材料的邵氏硬度分别为19. 5~23. 5和20. 03~30. 56,压缩永久变形 (50%，23°C X22h，％ )分别为3. 29~5. 52%和2. 86~3. 81%，说明制备的材料质地较 硬、材料的回弹性较低，并且上述方法制备的泡沫材料的耐磨性较差，此外，现有硅橡胶泡 沫材料的制备方法，如上述两篇专利文献中，溶析成孔和干燥的步骤繁琐，均需要两次才能 完成。
【发明内容】
[0004] 作为各种广泛且细致的研宄和实验的结果，本发明的发明人已经发现，在制备硅 橡胶泡沫材料中采用白炭黑和碳纤维复合的补强剂，并同时添加其他功能性添加剂，所获 得的泡沫材料质地柔软、泡孔细小、耐磨性能优异，同时采用的硅橡胶泡沫材料的制备工艺 便捷、节能环保、重现性好、生产效率高。基于这种发现，完成了本发明。
[0005] 本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优 点。
[0006] 本发明还有一个目的是提供一种复合增强型高柔性微孔化硅橡胶泡沫材料，其质 地柔软、泡孔细小、耐磨性能优异、交联密度及凝胶含量适当、拉伸强度及断裂伸长率高、回 弹性良好，能够用于填充定位、密封垫层、缓冲减震和隔音材料领域。
[0007] 本发明还有一个目的是通过一次性辐射交联和一次性低温溶析成孔的方法，提高 硅橡胶泡沫材料的生产效率，并以此获得结构和力学性能更优的高柔性硅橡胶泡沫材料。
[0008] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种复合增强型高柔性微孔 化硅橡胶泡沫材料，所述硅橡胶泡沫材料的配方组成按重量计为：硅橡胶基料100份、补强 剂10~25份、增粘剂1~2份、结构控制剂2~3份、成孔剂80~100份、辐射敏化剂0~ 3份、功能性添加剂1~3份。
[0009] 优选的是，其中，所述硅橡胶泡沫材料的配方组成按重量计为：硅橡胶基料100 份、补强剂20份、增粘剂1. 5份、结构控制剂2份、成孔剂85份、辐射敏化剂1份、功能性添 加剂2份。
[0010] 优选的是，其中，所述硅橡胶泡沫材料的孔径在IOOym以下、交联密度0.38~ 0· 90X l(T3mol· g'凝胶含量97. 11~97. 75%、邵氏硬度5. 5~15. 5、拉伸强度为0· 35~ 0. 66MPa、断裂伸长率125~336 %、拉伸永久变形0. 68~2. 47 %、压缩强度58. 2~ 106. 3kPa、压缩模量20. 01~21. OIMPa、压缩永久变形3. 41~4. 86%。
[0011] 优选的是，其中，所述硅橡胶基料为甲基乙烯基硅橡胶；所述补强剂为沉淀法白炭 黑、气相法白炭黑中的任意一种与碳纤维的混合；所述增粘剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶 联剂KH560、钛酸酯CB-401、钛酸酯CB311W中的任意一种；所述结构控制剂为六甲基二硅 氮烷、环状三硅氨烷、聚硅氧烷、羟基硅油中的任意一种；所述成孔剂为碳酸铵、氯化铵中的 任意一种；所述辐射敏化剂为二丙烯酸-1，6-己二醇酯；所述功能性添加剂为抗菌剂、阻燃 剂、抗氧剂中的一种或几种的组合。
[0012] 优选的是，其中，所述甲基乙烯基娃橡胶中乙烯基含量为0. 1~0. 12mol%。
[0013] 优选的是，其中，所述碳酸铵和氯化铵使用前进行研磨，得到粒度为100~300 μπι 的颗粒。
[0014] 优选的是，其中，所述补强剂中沉淀法白炭黑与碳纤维混合的重量比为1~3:1~ 3,气相法白炭黑与碳纤维混合的重量比为1~3:1~3。
[0015] 优选的是，其中，所述补强剂中碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶 基碳纤维、酚醛基碳纤维中的一种或几种的组合；所述碳纤维的单纤长度小于20_。
[0016] 优选的是，其中，所述抗菌剂为甲壳素、氧化锌、氧化铜中的任意一种；所述阻燃剂 为氢氧化镁、氢氧化铝中的任意一种；抗氧剂为二氢喹啉、季戊四醇、硫脲中的任意一种。
[0017] 本发明的目的还可以进一步由一种制备复合增强型高柔性微孔化硅橡胶泡沫材 料的方法来实现，该方法包括以下步骤：
[0018] 步骤一、按重量份，将硅橡胶基料加入双辊开炼机内，在40~60°C下塑炼2~5分 钟，然后加入补强剂、增粘剂、结构控制剂，混炼2~5分钟，再加入成孔剂、辐射敏化剂、功 能性添加剂，继续混炼2~5分钟，得到胶料，然后将经初步混炼的胶料静储30~40小时， 之后再次在40~60°C下将胶料返炼5~8分钟，在室温下，将混炼完成的胶料在压片机上 模压成型为片材或块材；所述双棍开炼机